光热转化相变材料的制备、性能及在太阳能热水系统中的应用
发布时间：2023-03-05 12:33
太阳能具有储量丰富、分布广、清洁等优点,是最为优质的可再生能源。但是,太阳能受到气候和天气的影响,是一种不连续和不稳定的能源。因此,高效的储存太阳能对于发挥太阳能的优势意义重大。以相变材料为核心的相变储热技术具备储热密度高,储放热过程中温度变化小等特点,是一种理想的太阳能储存技术。但是相变材料自身存在的低导热和固液相变泄漏等问题,限制了其应用。更重要的是,由于弱的可见光吸收,相变材料不能直接储存太阳能。针对上述相变材料在太阳能热储存中存在不足,本文制备了性能优异的功能性相变材料并设计了新颖的太阳能热储存系统。首先,为了提高水合盐相变材料三水乙酸钠(SAT)的导热性能,以泡沫铜为导热增强填料,黄原胶为增稠剂制备了导热增强的SAT/黄原胶/泡沫铜复合相变材料。通过差示扫描量热仪、热重分析仪、热常数分析仪等测试了复合相变材料相变性能、热稳定性、导热性能。分析了黄原胶增稠SAT以及泡沫铜增强相变材料导热性能的机理。研究表明,黄原胶作为SAT的增稠剂,当质量分数为2%时,具有良好的增稠效果,复合材料在自然状态下无流动现象,相变温度为58.8oC,相变潜热为255.5 J·g-1
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 相变材料与相变储热技术
1.2.1 相变储热材料
1.2.2 相变储热技术
1.3 相变材料在太阳能热水系统中的应用
1.3.1 相变材料与储水箱相结合
1.3.2 相变材料与集热器相结合
1.4 光热转化相变材料
1.4.1 以碳纳米管为基础的光热转化相变材料
1.4.2 石墨烯为基础的光热转化相变材料
1.4.3 其他碳材料的光热转化相变材料
1.4.4 金属及其化合物为基础的光热转化相变材料
1.5 本课题的提出、主要研究内容以及创新之处
1.5.1 本课题的提出
1.5.2 主要研究内容
1.5.3 本论文创新之处
第二章 三水乙酸钠/泡沫铜高导热复合相变材料的制备及性能
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验设备与仪器
2.2.3 相变材料制备
2.2.4 性能测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 SAT与黄原胶的质量比
2.3.2 SAT和 SAT/X的外观和微观结构
2.3.3 SAT和 SAT/X的热物理性能
2.3.4 SAT/X和 SAT/X/CF的导热性能
2.3.5 SAT/X和 SAT/X/CF的循环稳定性
2.4 本章小结
第三章 三水乙酸钠光热转化相变材料的制备及性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备与仪器
3.2.3 光热转化相变材料的制备
3.2.4 样品测试及表征方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 光热转化相变材料微观形貌分析
3.3.2 光热转化相变材料的热物理性能分析
3.3.3 光吸收性能与光热转化效率
3.3.4 光热转化相变材料的步冷曲线与循环稳定性
3.4 本章小结
第四章 光热转化相变水凝胶的制备及性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验仪器
4.2.3 光热转化相变水凝胶的制备
4.2.4 光热转化相变水凝胶性能测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 确定SAT的质量分数
4.3.2 相变水凝胶形态和结构分析
4.3.3 相变水凝胶的热物理性能
4.3.4 相变水凝胶的光热转化性能
4.3.5 相变水凝胶的循环稳定性
4.4 本章小结
第五章 光热转化相变材料在新型太阳能热水系统中的应用
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 实验设备与仪器
5.2.3 光热转化相变材料的制备
5.2.4 样品性能测试
5.2.5 太阳辐射强度测试
5.2.6 新型太阳能热水器的搭建
5.3 结果与讨论
5.3.1 相变材料的热物理性能
5.3.2 密度对相变材料导热系数的影响
5.3.3 确定相变材料的最佳密度
5.3.4 氧化石墨烯对相变材料光热转化性能的影响
5.4 新型太阳能热水系统性能评估
5.4.1 光热转化和热储存性能
5.4.2 热释放性能
5.5 本章小结
第六章 光/电驱动固固相变材料的制备及性能
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 实验原料
6.2.2 实验设备与仪器
6.2.3 光/电驱动固固相变材料的制备
6.2.4 电/光驱动固固相变材料性能测试与表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 PG的相变性能
6.3.2 复合相变材料的电导率
6.3.3 复合相变材料的光热转化性能
6.3.4 复合相变材料的相变性能
6.3.5 复合相变材料的热稳定性
6.3.6 复合相变材料的光电转化性能
6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3756201
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 相变材料与相变储热技术
1.2.1 相变储热材料
1.2.2 相变储热技术
1.3 相变材料在太阳能热水系统中的应用
1.3.1 相变材料与储水箱相结合
1.3.2 相变材料与集热器相结合
1.4 光热转化相变材料
1.4.1 以碳纳米管为基础的光热转化相变材料
1.4.2 石墨烯为基础的光热转化相变材料
1.4.3 其他碳材料的光热转化相变材料
1.4.4 金属及其化合物为基础的光热转化相变材料
1.5 本课题的提出、主要研究内容以及创新之处
1.5.1 本课题的提出
1.5.2 主要研究内容
1.5.3 本论文创新之处
第二章 三水乙酸钠/泡沫铜高导热复合相变材料的制备及性能
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验设备与仪器
2.2.3 相变材料制备
2.2.4 性能测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 SAT与黄原胶的质量比
2.3.2 SAT和 SAT/X的外观和微观结构
2.3.3 SAT和 SAT/X的热物理性能
2.3.4 SAT/X和 SAT/X/CF的导热性能
2.3.5 SAT/X和 SAT/X/CF的循环稳定性
2.4 本章小结
第三章 三水乙酸钠光热转化相变材料的制备及性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备与仪器
3.2.3 光热转化相变材料的制备
3.2.4 样品测试及表征方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 光热转化相变材料微观形貌分析
3.3.2 光热转化相变材料的热物理性能分析
3.3.3 光吸收性能与光热转化效率
3.3.4 光热转化相变材料的步冷曲线与循环稳定性
3.4 本章小结
第四章 光热转化相变水凝胶的制备及性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验仪器
4.2.3 光热转化相变水凝胶的制备
4.2.4 光热转化相变水凝胶性能测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 确定SAT的质量分数
4.3.2 相变水凝胶形态和结构分析
4.3.3 相变水凝胶的热物理性能
4.3.4 相变水凝胶的光热转化性能
4.3.5 相变水凝胶的循环稳定性
4.4 本章小结
第五章 光热转化相变材料在新型太阳能热水系统中的应用
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 实验设备与仪器
5.2.3 光热转化相变材料的制备
5.2.4 样品性能测试
5.2.5 太阳辐射强度测试
5.2.6 新型太阳能热水器的搭建
5.3 结果与讨论
5.3.1 相变材料的热物理性能
5.3.2 密度对相变材料导热系数的影响
5.3.3 确定相变材料的最佳密度
5.3.4 氧化石墨烯对相变材料光热转化性能的影响
5.4 新型太阳能热水系统性能评估
5.4.1 光热转化和热储存性能
5.4.2 热释放性能
5.5 本章小结
第六章 光/电驱动固固相变材料的制备及性能
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 实验原料
6.2.2 实验设备与仪器
6.2.3 光/电驱动固固相变材料的制备
6.2.4 电/光驱动固固相变材料性能测试与表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 PG的相变性能
6.3.2 复合相变材料的电导率
6.3.3 复合相变材料的光热转化性能
6.3.4 复合相变材料的相变性能
6.3.5 复合相变材料的热稳定性
6.3.6 复合相变材料的光电转化性能
6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3756201
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